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目录

序列式容器

关联式容器

键值对

树形结构的关联式容器

set

set的介绍

set的使用

set的模板参数列表

set的构造

​编辑 set的容量

set的删除和查找

multiset

multiset的介绍

multiset的使用

map

map的介绍

map的使用

map的模板参数说明

map的迭代器

map的容量与元素的访问

map中元素的修改

map的终极操作operator[] 

multimap 

multimap的介绍

multimap的使用

序列式容器

在之前的文章中,我们已经接触过STL中的部分容器,比如:vector、list、deque、forward_list(C++11)等,这些容器统称为序列式容器,因为其底层为线性序列的数据结构,里面存储的是元素本身。

关联式容器

关联式容器也是用来存储数据的,与序列式容器不同的是,其里面存储的是结构的键值对,在数据检索时比序列式容器效率更高。

键值对

用来表示具有一一对应关系的一种结构,该结构中一般只包含两个成员变量key和value,key代 表键值,value表示与key对应的信息。比如:现在要建立一个英汉互译的字典,那该字典中必然 有英文单词与其对应的中文含义,而且,英文单词与其中文含义是一一对应的关系,即通过该应 该单词,在词典中就可以找到与其对应的中文含义。

SGI—STL中对于键值的定义:

template

struct pair

{

typedef T1 first_type;

typedef T2 second_type;

T1 first;

T2 second;

pair(): first(T1()), second(T2())

{}

pair(const T1& a, const T2& b): first(a), second(b)

{}

};

树形结构的关联式容器

根据应用场景的不桶,STL总共实现了两种不同结构的管理式容器:树型结构与哈希结构。

树型结构的关联式容器主要有四种:map、set、multimap、multiset。

这四种容器的共同点是:使用平衡搜索树(即红黑树)作为其底层结果,容器中的元素是一个有序的序列。下面一依次介绍每一个容器。 

set

set的介绍

set的文档介绍

翻译: 1. set是按照一定次序存储元素的容器 2. 在set中,元素的value也标识它(value就是key,类型为T),并且每个value必须是唯一的。 set中的元素不能在容器中修改(元素总是const),但是可以从容器中插入或删除它们。 3. 在内部,set中的元素总是按照其内部比较对象(类型比较)所指示的特定严格弱排序准则进行排序。 4. set容器通过key访问单个元素的速度通常比unordered_set容器慢,但它们允许根据顺序对 子集进行直接迭代。 5. set在底层是用二叉搜索树(红黑树)实现的。 

注意: 1. 与map/multimap不同,map/multimap中存储的是真正的键值对,set中只放 value,但在底层实际存放的是由构成的键值对。 2. set中插入元素时,只需要插入value即可,不需要构造键值对。 3. set中的元素不可以重复(因此可以使用set进行去重)。 4. 使用set的迭代器遍历set中的元素,可以得到有序序列 5. set中的元素默认按照小于来比较 6. set中查找某个元素,时间复杂度为:log2(n) 7. set中的元素不允许修改 8. set中的底层使用二叉搜索树(红黑树)来实现。

set的使用

set的模板参数列表

T: set中存放元素的类型,实际在底层存储的键值对。 Compare:set中元素默认按照小于来比较 Alloc:set中元素空间的管理方式,使用STL提供的空间配置器管理

set的构造

函数声明功能介绍set(const Compare&comp = Compare(), const Allocator& = Allocator() );构造空set set(Inputlterator first , Inputlterator last , const Com pare& comp = Compare ,cosnst Allocator& = Allocator() ); 用[first,last)区间中的元素构造setset (const set&x);set的拷贝构造

void test_set()

{

//空构造

set s1;

s1.insert(4);

s1.insert(3);

s1.insert(2);

s1.insert(1);

//拷贝构造

set s2 = s1;

//区间构造

int arr[] = { 1,2,3,4 };

set s3(arr, arr + 4);

}

set的迭代器

函数声明函数功能iterator begin() 返回set中起始位置元素的迭代器iterator end() 返回set中最后一个元素后面的迭代器const_iterator cbegin() const返回set中起始位置元素的const迭代器const_iterator cend() const 返回set中最后一个元素后面的const迭代器reverse_iterator rbegin() 返回set第一个元素的反向迭代器,即endreverse_iterator rend()返回set最后一个元素下一个位置的反向迭代器, 即rbeginconst_reverse_iterator crbegin() const返回set第一个元素的反向const迭代器,即cendconst_reverse_iterator crend() const返回set最后一个元素下一个位置的反向const迭 代器,即crbegin

void test_set1()

{

set s;

s.insert(4);

s.insert(4);

s.insert(3);

s.insert(3);

s.insert(2);

pair::iterator,bool> pa = s.insert(2);

cout << pa.second << endl;

s.insert(1);

auto pi = s.insert(1);

cout << pi.second << endl;

//迭代器

set::iterator it = s.begin();

while (it != s.end())

{

cout << *it << " ";

it++;

}

cout << endl;

for (auto& e : s)

{

cout << e << " ";

}

cout << endl;

}

 set的容量

函数声明函数功能bool empty () const检测set是否为空,空返回true,否则返回false;size_type size() cosnt返回set中的有效元素的个数;

void test_set2()

{

set s;

s.insert(4);

s.insert(4);

s.insert(2);

s.insert(3);

cout << s.empty() << endl;

cout << s.size() << endl;

}

set的删除和查找

函数声明函数功能void erase(iterator first position)删除set中position位置上的元素size_type erase (const key_type& x)删除set中值为x的元素,返回删除元素的个数void earse(iterator first , iterator last)删除set中[first,last)区间中的元素iterator find(const key_type& x)const返回set中值为x的元素的位置size_type count(const key_type& x) const返回set中值为x的元素个数

void test_set3()

{

sets;

s.insert(6);

s.insert(5);

s.insert(4);

s.insert(3);

s.insert(2);

s.insert(1);

//直接删除

s.erase(4);

for (auto& e : s)

{

cout << e << " ";

}

cout << endl;

//查找

set::iterator it = s.find(2);

//不进行判断删除end(),程序会崩溃;

s.erase(20);

//删除不存在的值倒没有什么影响

if (it != s.end())

{

s.erase(3);

}

for (auto& e : s)

{

cout << e << " ";

}

cout << endl;

cout << s.count(2) << endl;

}

multiset

multiset的介绍

multiset的文档介绍

翻译:

1. multiset是按照特定顺序存储元素的容器,其中元素是可以重复的。 2. 在multiset中,元素的value也会识别它(因为multiset中本身存储的就是组成 的键值对,因此value本身就是key,key就是value,类型为T). multiset元素的值不能在容器 中进行修改(因为元素总是const的),但可以从容器中插入或删除。 3. 在内部,multiset中的元素总是按照其内部比较规则(类型比较)所指示的特定严格弱排序准则进行排序。 4. multiset容器通过key访问单个元素的速度通常比unordered_multiset容器慢,但当使用迭 代器遍历时会得到一个有序序列。 5. multiset底层结构为二叉搜索树(红黑树)。

注意: 1. multiset中再底层中存储的是的键值对 2. mtltiset的插入接口中只需要插入即可 3. 与set的区别是,multiset中的元素可以重复,set是中value是唯一的 4. 使用迭代器对multiset中的元素进行遍历,可以得到有序的序列                                            5. multiset中的元素不能修改 6. 在multiset中找某个元素,时间复杂度为O(log2(n)) 7. multiset的作用:可以对元素进行排序

multiset的使用

multiset和set的使用接口都是相同的,只有一些函数返回值的使用不同。这里只演示一些不同的地方。

void test_multiset()

{

int arr[] = { 4,3,2,1,4,3,2,1 };

multiset s(arr, arr + 8);

for (auto& e : s)

{

cout << e << " ";

}

cout << endl;

//返回的为第一个出现的值

multiset::iterator it = s.find(2);

while (it != s.end())

{

cout << *it << " ";

it++;

}

cout << endl;

//值为x的元素有几个

cout << s.count(1) << endl;

//删除了几个值为x的元素

size_t n = s.erase(1);

cout << n << endl;

//equal_range 返回和x值相等的第一个位置和最后一位置

pair::iterator, multiset::iterator> pi = s.equal_range(2);

//使用迭代器区间删除元素

s.erase(pi.first, pi.second);

for (auto& e: s)

{

cout << e << " ";

}

}

map

map的介绍

map的文档介绍

翻译: 1. map是关联容器,它按照特定的次序(按照key来比较)存储由键值key和值value组合而成的元素。 2. 在map中,键值key通常用于排序和惟一地标识元素,而值value中存储与此键值key关联的 内容。键值key和值value的类型可能不同,并且在map的内部,key与value通过成员类型 value_type绑定在一起,为其取别名称为pair:typedef pair value_type; 3. 在内部,map中的元素总是按照键值key进行比较排序的。 4. map中通过键值访问单个元素的速度通常比unordered_map容器慢,但map允许根据顺序 对元素进行直接迭代(即对map中的元素进行迭代时,可以得到一个有序的序列)。 5. map支持下标访问符,即在[]中放入key,就可以找到与key对应的value。 6. map通常被实现为二叉搜索树(更准确的说:平衡二叉搜索树(红黑树))。 

map的使用

map的模板参数说明

key: 键值对中key的类型 T: 键值对中value的类型 Compare: 比较器的类型,map中的元素是按照key来比较的,缺省情况下按照小于来比 较,一般情况下(内置类型元素)该参数不需要传递,如果无法比较时(自定义类型),需要用户自己显式传递比较规则(一般情况下按照函数指针或者仿函数来传递) Alloc:通过空间配置器来申请底层空间,不需要用户传递,除非用户不想使用标准库提供的空间配置器。

map的构造

函数声明功能介绍map()构造一个空的map

void test_map()

{

//空构造

map dict;

//需要使用键对值进行初始化

dict.insert(pair("sort", "排序"));

dict.insert(pair("insert", "插入"));

dict.insert(pair("left", "左边"));

//make_pair函数的返回值为一个键对值

dict.insert(make_pair("right", "右边"));

string s1("key"), s2("value");

dict.insert(make_pair(s1,s2));

}

map的迭代器

函数声明 功能简介begin()和end()                                                      begin:首元素位置,end:最后一个元素位置cbegin和cend()与begin和end的意义相同,但是所指向的元素不可以修改rbegin和rend()反向迭代器crbegin()和crend()反向迭代器向的位置不可以修改

void test_map1()

{

map dict;

//需要使用键对值进行初始化

dict.insert(pair("sort", "排序"));

dict.insert(pair("insert", "插入"));

dict.insert(pair("left", "左边"));

//make_pair函数的返回值为一个键对值

dict.insert(make_pair("right", "右边"));

string s1("key"), s2("value");

dict.insert(make_pair(s1, s2));

//迭代器

map::iterator it = dict.begin();

while (it != dict.end())

{

//map键对值中的第一个数据是不支持修改的,第二个可以修改。

//it->first++;

it->second += 'x';

cout << (*it).first << ":" << (*it).second << endl;

it++;

}

cout << endl;

//支持迭代器一定支持范围for

for (auto& e : dict)

{

cout << e.first << ":" << e.second << endl;

}

}

map的容量与元素的访问

函数声明功能简介bool empty() const检测map中的元素是否为空,是返回true,否则返回falsesize_type size() const返回map中的有效元素个数mapped_type& operator[] (const key_type& k)返回key对应的value

void test_map2()

{

map s;

//判断是否为空,空返回1非空返回0

cout << s.empty() << endl;

//返回有效元素个数

s.insert(make_pair("xxx", "yyy"));

cout << s.size() << endl;

//返回key对应的value

cout << s.operator[]("xxx") << endl;

cout << s.operator[]("yyy") << endl;

}

当key不在map中时,通过operator[]获取对应的value会发生什么问题?

注意:在元素访问时,有一个与operator[]类似的操作at()(该函数不常用)函数,都是通过 key找到与key对应的value然后返回其引用,不同的是:当key不存在时,operator[]用默认 value与key构造键值对然后插入,返回该默认value,at()函数直接抛异常。

map中元素的修改

函数声明功能简介void erase ( iterator position ) 删除position位置上的元素size_type erase ( const key_type& x )删除键值为x的元素iterator find ( const key_type& x)在map中插入key为x的元素,找到返回该元 素的位置的迭代器,否则返回end

void test_map4()

{

map m;

m.insert(make_pair("sort", "排序"));

m.insert(make_pair("set", "组"));

m.insert(make_pair("map", "图"));

m.insert(make_pair("rigth", "右边"));

m.insert(make_pair("left", "左边"));

for (auto& e : m)

{

cout << e.first << ":" << e.second << endl;

}

cout << endl;

m.erase("sort");

map::iterator it = m.find("set");

//删除end位置的值会崩溃

if (it != m.end())

{

m.erase(it);

}

for (auto& e : m)

{

cout << e.first << ":" << e.second << endl;

}

cout << endl;

}

map的终极操作operator[] 

map::operator[]文档介绍

map中的operator[]函数可以实现插入、查找、修改等一系列功能,该函数的实现也特别复杂;

void test_map3()

{

//operator[] 插入 查找 修改

map m;

//插入

m["insert"] = "插入";

m["left"] = "左边";

//查找

cout << m["insert"] << endl;

cout << m["left"] <

//修改

m["left"] = "剩余";

cout << m["left"] << endl;

}

【map总结】 1. map中的的元素是键值对 2. map中的key是唯一的,并且不能修改 3. 默认按照小于的方式对key进行比较 4. map中的元素如果用迭代器去遍历,可以得到一个有序的序列 5. map的底层为平衡搜索树(红黑树),查找效率比较高$O(log_2 N)$ 6. 支持[]操作符,operator[]中实际进行插入查找。 

multimap 

multimap的介绍

multimap的文档介绍

翻译: 1. Multimaps是关联式容器,它按照特定的顺序,存储由key和value映射成的键值对,其中多个键值对之间的key是可以重复的。 2. 在multimap中,通常按照key排序和惟一地标识元素,而映射的value存储与key关联的内 容。key和value的类型可能不同,通过multimap内部的成员类型value_type组合在一起, value_type是组合key和value的键值对: typedef pair value_type; 3. 在内部,multimap中的元素总是通过其内部比较对象,按照指定的特定严格弱排序标准对 key进行排序的。 4. multimap通过key访问单个元素的速度通常比unordered_multimap容器慢,但是使用迭代 器直接遍历multimap中的元素可以得到关于key有序的序列。 5. multimap在底层用二叉搜索树(红黑树)来实现。

注意:multimap和map的唯一不同就是:map中的key是唯一的,而multimap中key是可以 重复的。

multimap的使用

multimap中的接口可以参考map,功能都是类似的。

注意: 1. multimap中的key是可以重复的。 2. multimap中的元素默认将key按照小于来比较 3. multimap中没有重载operator[]操作 4. 使用时与map包含的头文件相同

今天对set和map的介绍和使用到这里就结束了,希望大家读完后有很大的收获,也可以在评论区点评文章中的内容和分享自己的看法。您三连的支持就是我前进的动力,感谢大家的支持!! ! 

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